矿井瓦斯概论

1、中国矿业大学公共选修课矿井瓦斯概论结课作业 姓名：闫强强 学号：04091910 所在班级：电气09-2班 任课教师：李忠辉煤与瓦斯突出的问题研究一、煤与瓦斯突出及其危害煤与瓦斯突出（简称突出），是一种突发性的、破坏性相严重的自然现象，往往会导致伤亡惨重的恶性事故，严重威胁煤矿的安全生产。同矿山其它地质现象一样，煤与瓦斯突出也是发生在矿井生产中一种极其复杂的地质动力现象，通常被认为是在地下采掘过程中，在很短的时间内（数分钟），从煤（岩）壁内部向采掘工作空间突然喷出煤（岩）和瓦斯的现象。它是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象，它能摧毁井巷设施、破坏矿井通风系统，使井巷充满瓦斯和煤岩抛出物，造成

2、人员窒息，煤流埋人甚至可引起瓦斯爆炸与火灾事故，导致生产中断等，因此它是煤矿生产中最严重的灾害之一。 据有关记载，世界上第一次典型的突出是1834年法国鲁阿雷煤田伊萨克矿井发生的。从那时起到现在，全世界已有20多个国家和地区发生过此类事故，有俄罗斯、中国、法国、波兰、日本、匈牙利、美国、印度、南非等世界产煤大国，突出总次数超过4万次，突出的气体有甲烷、二氧化碳等。突出超过千次的国家有俄罗斯、中国、法国、波兰、日本五国。世界上最大的一次突出发生在1969年7月13日顿巴斯加加林矿井710m水平主石门揭穿厚仅1.03m的煤层时，突出煤量14 000t，瓦斯25万m3以上。而突出瓦斯量最大的一次发生

3、在中国，瓦斯为140万立方米，此次突出煤量为12780吨。 我国是煤与瓦斯突出灾害发生最严重的国家之一，高瓦斯和有突出危险的矿井占全国矿井总数的40%以上。湖南、辽宁、四川、山东、河南、安徽等是突出严重的省份。据不完全统计，从建国到现在，全国已有260多个矿井共发生20000余次突出，其中强度超过1000吨的特大型突出已有100多次，最早的记录是1939年11月20日发生在辽源矿物局富国二井，突出煤量7t。近年来，随着开采深度的不断加大，突出的次数不断增多，最大的一次是1975年8月8日四川天府矿物局三江坝一矿主平硐（+280m）震动放炮揭穿6号煤层时发生的，突出煤岩12 780t（煤占60%

4、，矸占40%），CH4140万m3。二、我国煤与瓦斯突出总体情况分析中国是世界上煤与瓦斯突出灾害最严重的国家之一。据统计1,2，从1950年吉林省辽源矿务局富国西二坑在垂深280m煤巷掘进发生第一次有记载突出以来，到1995年底，国有重点煤矿中先后有138个矿井发生了10815次煤与瓦斯突出，死亡1266人。在10521次有突出煤量记录的煤与瓦斯突出中,共突出煤炭81.58万t，平均突出强度为77.5t/次。在有瓦斯量记录的4675次煤与瓦斯突出中，共突出瓦斯量6798.3万m3，平均每次突出瓦斯量1.45万m3。表1给出中国典型煤与瓦斯突出案例汇总。强度最大的一次突出是1975年8月8日发生

5、在天府矿务局三汇坝一矿主平硐石门揭煤（垂深412m），突出煤量12780t，突出瓦斯量140万m3，粉煤喷出最远达1100m。1968年1月20日南桐矿务局鱼田堡煤矿+150m水平1406大巷发生了突出瓦斯量最大的突出，突出煤量5000t，突出瓦斯量350万m3。1975年6月13日吉林营城五井在垂深439m处全岩掘进巷道放炮时发生了第一次砂岩与CO2突出，突出砂岩1005t，突出CO21.1万m3。强度最大的一次立井突出是2006年1月5日淮南矿业集团望峰岗矿主井揭穿C13煤层（垂深956m），突出煤量2831t，突出瓦斯量29.3万m3，突出煤量在直径8.8m的井筒内堆积约48m。据统计2

6、,3，自1950到1980年的30年中，中国突出矿井数量由1个增加到205个，每年发生煤与瓦斯突出次数从2次增加到1151次。之后随着防突措施的加强，煤与瓦斯突出次数下降，上世纪80年代全国每年煤与瓦斯突出次数基本控制500600次。自从1988年原煤炭部颁布执行防治煤与瓦斯突出细则（1995年重新修订）以来，在煤与瓦斯突出矿井全面推行“四位一体”综合防突措施，防突工作成效明显，全国发生煤与瓦斯突出的次数在逐年持续减少，尤其在1992年后的4年中，国有重点矿年均突出控制在300次以内，平均为252次/年，比发生突出次数最多的1980年降低了60%。此外，1988年到1995年，全国国有煤矿每年

7、的突出煤炭总量也基本呈降低趋势，到1994年达到了二十年来的最低水平。突出死亡人数有较大幅度的减少，国有重点矿一般控制在50人/a以下。但自2000年以来，随着国民经济的快速增长，带动了煤炭企业的复苏和煤炭产量的快速增长，煤炭产量由2000年9.9亿t增加到2006年的23.5亿t，6年增加了124.7%。随着煤炭开采强度的增加，开采深度不断增大，开采地质条件复杂，以及采用新工艺、新设备带来的技术新问题，各矿区的突出危险越来越严重，加之科研与管理滑坡等原因，使得各类煤矿煤与瓦斯突出对安全生产的威胁不断增加。图1给出19982004年国有重点煤矿煤与瓦斯突出次数分布统计。2000年2004年，全

8、国国有煤矿共发生煤与瓦斯突出815起，其中伤亡事故185起，共造成760人死亡，其中一次死亡10人以上的突出事故共发生12起，死亡334人4。表1 中国典型煤与瓦斯突出案例汇总表序号突出日期突出地点垂深或标高/m突出煤层作业过程突出煤(岩)量/t突出瓦斯量/万m3死亡人数11968.01.20南桐矿务局一井三半石门3604过煤门350012521969.04.25鱼田堡煤矿+150m的1406大巷+150(标)4500035021970.03.10天府矿务局磨心坡矿三汇坝一矿主平硐4126石门揭煤1278014031975.06.13吉林营城煤矿五井439岩巷掘进1005(岩)1.1(CO2)

9、41988.10.16南桐矿务局鱼田堡矿二水平东翼三采区+20m石门+20(标)4石门揭煤87652011551996.06.20沈阳煤业集团红菱煤矿-620南小石门65812石门揭煤5390421462002.04.07淮北矿业集团芦岭矿8183溜煤斜巷6008石门揭煤8729931372004.0814沈阳煤业集团红菱煤矿-780中石门运输巷82012煤巷掘进措施孔施工7016.63582004.10.20郑州煤业集团大平煤矿二1岩石下山612二1岩巷掘进遇断层18942514892005.01.05淮南矿业集团望峰岗矿主井95613立井揭煤283129.312通过以上情况的调查与分析，我

10、们认为中国煤矿煤与瓦斯突出灾害形式比较严峻，防突工作任务十分艰巨。三、煤与瓦斯突出事故原因分析1、煤与瓦斯突出灾害日趋严重随着煤矿开采深度的增加，煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高，煤质松软，煤层透气性低，煤层瓦斯不易在采前抽采，但在采掘过程中瓦斯放散量大、放散速度快，再加上开采煤层地质条件复杂，煤与瓦斯突出灾害日趋严重。据统计，19501979年全国共发生煤与瓦斯突出7765次，湖南发生2955次，占38.1%；辽宁发生1426次，占18.4%；四川发生1236次占15.9%；这三个省发生突出的次数占全国72.3%。主要发生煤与瓦斯突出的矿区为湖南白沙（689次）、链邵（341次），四川南桐（613

11、次）、天府（101次）、松藻（70次）、中梁山（65次），辽宁北票（1351次），贵州六枝（123次）和江西英岗岭（116次）6。上个世纪80年代初，南桐矿务局开采深度200630m，平均开采深度380m，瓦斯压力1.56.0MPa；北票矿务局开采深度226713m，平均开采深度534m，瓦斯压力2.17.0MPa；连邵矿务局开采深度192378m，平均开采深度248m，瓦斯压力1.43.4MPa；淮南矿务局开采深度340570m，平均开采深度490m，瓦斯压力1.83.6MPa。目前，南桐矿务局开采深度已达到6501000m，平均开采深度810m，瓦斯压力5.010.0MPa,所开采4、5、

12、6号煤层全部为突出危险煤层，只能选择突出危险性相对较小的5、6号煤层作为强突出煤层4号煤层的保护层；淮南矿业集团开采深度增加5501000m，平均开采深度700m，瓦斯压力4.25.6MPa，现有9对生产矿井全部为煤与瓦斯突出矿井，新区和老区开采的10个煤层，80%升级为突出煤层，原来无突出危险的保护层已升级为突出危险煤层5,6。2004年，全国大中型煤矿平均开采深度456m。平均采深华东约620m，东北约530m，西南约430m，中南约420m，华北约360m，西北约280m。采深超过1000m的煤矿有8处，超过800米的有15处。采深大于600米的矿井产量占28.47%。全国煤矿开采以每年

13、约1020m（最快近50m）的速度向深部延深7。根据2005年国家煤矿安全专家会诊情况和2006年一次死亡三人以上煤与瓦斯突出事故分析。传统的煤与瓦斯突出矿区，如白沙、链邵、南桐、松藻、六枝和英岗岭等，突出危险性更加严重。如松藻矿务局虽然在防突方面做了大量的工作，但在2006年却发生了2起重大煤与瓦斯突出事故，死亡8人。一些过去煤与瓦斯突出不严重的矿区，突出灾害日趋严重，且发生了千吨级以上的特大型煤与瓦斯突出，如淮南、淮北、郑州、平顶山等矿区。淮北矿业集团芦岭煤矿，2002年4月17日发生特大型煤与瓦斯突出事故，突出煤量8729t，突出瓦斯量93万m3,死亡13人。郑州煤业集团大平矿，2004

14、年4月18日发生特大型煤与瓦斯突出引发特别重大瓦斯爆炸事故，突出煤量1894t，突出瓦斯量25万m3，死亡148人。2、现有突出矿井防突措施不到位，安全基础薄弱上世纪90年代后期，煤炭市场低迷，煤矿企业经济十分困难，使得多数煤与瓦斯突出矿井生产及安全投入严重不足，欠帐太多，采掘接替严重失调，防突工作不深入，有的矿井甚至在新水平、新采区延伸时没能力开拓专用回风巷道，采掘工作面很难形成独立的回风系统，突出矿井严禁的串联通风时有发生，通风系统抵御突出灾害综合能力差，一旦发生突出，就会造成风流逆转，瓦斯逆流，波及很大范围，致使灾害扩大。主要表现是防突技术、装备及设施欠缺，安全措施工程量满足不了实际需要

15、。尽管近年来随着经济的好转，进行了一些补充，但欠帐太多，形势依然严峻。2004年，国有重点煤矿中，仍有15个突出矿井、10个高瓦斯矿井没有按规定装设瓦斯抽放系统，8个高瓦斯矿井没有安设矿井监测监控系统；国有地方煤矿，则有24个突出矿井、199个高瓦斯矿井没有进行瓦斯抽放，24个突出矿井、32个高瓦斯矿井没有安设矿井监测监控系统。一些突出矿井防突设施、安全防护设施严重不足；从高瓦斯升级为突出的矿井仍在沿用架线电机车（约10个矿井）另一方面，随着煤炭市场形势好转，不少突出矿井急于增加产量，致使采掘接替紧张，煤炭生产和防突工作的矛盾显得非常突出，实施防突技术措施没有足够的抽（排）放瓦斯时间，贯彻先抽

16、后采力度不够，很难实现“抽、掘、采”协调发展。同时，受市场经济影响，部分地方、局、矿重生产轻防突，不顾突出灾害对生产能力的限制而超能力组织生产、突击生产，对安全生产构成极大威胁。据调度统计，一些突出灾害严重的企业产量均有不同程度增长，其中松藻煤电公司增产约5%、丰城矿务局增产约48%，淮南矿业集团增产约50%。2004年底至2005年连续发生的三起死亡百人以上的特别重大瓦斯事故，促使国家加大了煤矿瓦斯治理力度，成立了以国家发展改革委为组长的七部委瓦斯治理领导小组，加大对煤矿安全生产投资力度。国务院下发了“关于预防煤矿生产安全事故的特别规定”；国家安全生产监督管理局和国家煤矿安全监察局下发了“国

17、有煤矿瓦斯治理规定”。国家2005年在淮南、2006年在晋城召开了煤矿瓦斯治理现场会，大力推广淮南煤矿瓦斯治理经验。经过近两年煤矿瓦斯灾害的综合治理，煤矿瓦斯灾害防治工作，特别是国有重点煤矿煤与瓦斯突出防治工作取得明显成效。尽管如此，2006年淮南矿业集团望峰岗矿、郑州煤炭业集团马岭山煤炭公司、兖矿能化有限责任公司五轮山煤矿这些国有重点煤矿都发生了一次死亡10人以上特大煤与瓦斯突出事故。此外，防突工作需要一只稳定可靠的高素质技术人才队伍。但由于煤炭行业效益不好，防突专业技术人才流失严重，煤矿企业不仅没有人力研究矿井的突出动态和规律、总结经验教训，而且影响到了日常防突技术管理工作；再加上煤矿用工

18、制度不规范，井下一线人员流动性大，现有职工队伍整体技术水平明显低于计划经济时期，致使煤矿防突工作陷于应付、被动状态，“四位一体”综合防突措施得不到很好地落实，更是无力深入探索符合本矿区实际、切实有效的综合防突措施。3、乡镇煤矿成为煤与瓦斯突出事故的重灾区目前中国乡镇矿平均采深196m，其中采深超过300m的小井产量占14.51%。随着乡镇煤矿开采深度的增加，湖南、贵州、云南、重庆、河南、四川等省（市、区）乡镇煤矿相继发生了煤与瓦斯突出，成为煤与瓦斯突出事故的重灾区。一些乡镇煤矿虽然发生了煤与瓦斯突出动力现象，但这些煤矿的矿主们担心，升级为突出矿井后，对矿井的安全生产投入将显著增加，不但生产成本

19、将大幅度增加，生产效率也将受到制约，很少有矿主主动申报进行煤与瓦斯突出矿井鉴定，除非由于突出事故导致人员死亡。这也造成了国家对乡镇煤矿潜在突出矿井的安全监管的困难，导致高瓦斯矿井和低瓦斯矿井发生煤与瓦斯突出事故。2006年这类矿井占突出矿井总数的40。乡镇煤矿煤与瓦斯突出事故频发还有以下方面的原因：（1）乡镇煤矿开采工艺落后，许多煤矿无正规采煤方法，以掘代采现象严重；一些煤矿通风系统管理混乱，通风设施质量较差，安装不规范，存在串连通风现象，系统缺乏必要的抗灾能力。（2）没有必要的防治煤与瓦斯突出技术装备。2006年发生一次死亡3人以上煤与瓦斯突出事故的26个乡镇煤矿中，仅有5个煤矿安装了瓦斯抽

20、放系统，其中有2个煤矿瓦斯抽放系统不能正常运行；有3个煤矿没有安装矿井安全监测监控系统，已安装矿井安全监测监控系统的煤矿，有15个煤矿系统不能正常运行。（3）没有采取“四位一体”综合防突措施。2006年发生一次死亡3人以上煤与瓦斯突出事故的26个乡镇煤矿中，有12个矿井没有采取任何防突措施，8个矿井仅采取了简单的钻孔排放措施。（4）从业人员素质低下，不能适应煤与瓦斯矿井安全生产的需要。如2005年12月7日发生特别重大瓦斯煤尘爆炸事故的河北省唐山市开平区刘官屯煤矿，没有一名正规专业学校毕业的技术人员；又如2006年11月25日发生特别重大瓦斯爆炸事故的云南省曲靖市富源县昌源煤矿，不但没有名正规

21、专业学校毕业的技术人员，矿井4位承包人1位初中文化，1位小学4年级文化，2位文盲。四、对防治煤与瓦斯突出工作的建议1、加强煤矿安全监管、监察力度各级地方政府及有关行业管理、安全管理部门、各煤矿安全监察机构，对煤与瓦斯突出矿井和突出灾害防治工作，要加强管理、加强监督、加强指导。针对乡镇煤矿煤与瓦斯突出存在的技术和管理薄弱环节，开展专项安全检查和整改。有效地制止突出矿井不实施“四位一体”综合防突措施、有动力现象而不申请鉴定行为，督促企业做好防突工作，及时消除突出事故隐患。2、提高乡镇煤矿煤与瓦斯突出矿井安全准入条件国家应抓紧制定乡镇煤矿煤与瓦斯突出矿井安全生产基本条件行业标准，并贯彻实施。在该标准

22、中不但应规定乡镇煤矿煤与瓦斯突出矿井安全生产的技术条件，而且应规定安全生产的技术人员条件。对达不到煤与瓦斯突出矿井安全生产基本条件的乡镇煤矿应限期整改，逾期达还不到条件的矿井应坚决予以关闭。3、加强煤与瓦斯突出严重矿井的跟踪监察建立煤与瓦斯突出严重矿井跟踪监察制度，对于煤与瓦斯突出严重矿井，特别是发生过千吨级以上特大型突出的矿井实行跟踪监察，重点监察这些矿井的瓦斯灾害综合治理规划、瓦斯抽采设计、瓦斯抽采效果、突出防治基本工程到位情况和“四位一体”综合防突措施的执行情况。4、加强煤与瓦斯突出矿井的基础管理工作要从矿井防突技术卡片的填报做起，建立统一、规范的煤与瓦斯突出资料统计上报制度，委托国家煤

23、矿安全监察局授权单位每年开展一次煤与瓦斯突出防治工作专题研究，不断推动矿井突出防治工作，同时为国家煤矿安全监察工作提供必要的技术支撑。5、加强煤与瓦斯突出矿井安全培训工作建议由国家煤矿安全监察局组织，成立“煤与瓦斯突出矿井技术人员和主要负责人技术培训工作”领导小组，负责培训技术指导、组织培训计划的制修订、培训教材的编写工作、制定培训考核和发证要求。委托煤矿瓦斯防治理论与技术研究力量雄厚的高校承办培训工作，由国家煤矿安全监察局负责培训的考核工作，对考核合格者发放培训合格证书，该合格证书将做为煤与瓦斯突出矿井上岗的必备条件。6、加快煤与瓦斯突出防治相关技术标准的制（修）订工作应尽快修订煤矿安全规程

24、和防治煤与瓦斯突出细则的中的相关条文，抓紧制（修）定与之相配套的煤与瓦斯突出防治相关技术标准，如保护层开采技术规范、突出煤层穿层钻孔预抽煤层瓦斯技术规范、突出煤层顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术规范等，并加强标准的宣贯工作，尽快使煤与瓦斯突出矿井防突工作程序化和制度化。7、加强煤与瓦斯突出防治技术的推广宣传工作国家应加强对现有成熟的煤与瓦斯突出防治技术的推广和宣传力度。在国有重点煤矿的突出矿井贯彻“区域性治理为主，局部治理为辅”的突出灾害治理理念，大力推广保护层开采和预抽煤层瓦斯等区域性防突技术，进一步完善“四位一体”综合防突措施。针对乡镇煤矿开采深度浅、突出危险性相对较弱和突出防治基础薄弱的特点，重点推广正规采煤方法，完善矿井通风系统、监